土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能特性

         其他熱泵系統(tǒng)諸如風冷熱泵系統(tǒng)在運行時都會遇到一個同樣的尷尬問題,就是當我們最需要它們的時候,它們總是處在效率最低的時候。因為它們冬天運行時需要從室外空氣(水) 吸熱,夏天運行時需要放熱給室外空氣(水) 。由熱力學第二定律可知兩種介質(zhì)之間的傳熱量是由這兩種介質(zhì)的溫差決定的,冬天室外溫度越低,熱泵的冷媒和空氣(水) 間的溫差越小,吸熱量越小,供熱情況則越差。同時,由于室內(nèi)外溫差較大,大量的熱量從圍護結構的縫隙中自室內(nèi)泄漏至室外,要維持恒溫,就需要同等的熱量來補充這部分泄漏的熱量。而此時的供熱情況又不理想,無法提供同等的熱量,所以出現(xiàn)了前述的尷尬問題,夏天則亦然。為了解決這個問題,冬天需要提供電加熱器作為輔助供熱設施,從而使整個供熱系統(tǒng)的效率下降,耗費大量的能源。

       風冷熱泵機組的制冷量和能效比都是以室外溫度為自變量的函數(shù),所以風冷熱泵機組的銘牌工況往往和實際使用時的工況有一定差距。以某一額定冷量為98kW 的風冷熱泵為例,生產(chǎn)廠家給出的季節(jié)能效比(SEER ) 為2.5, 但是在國家標準規(guī)定的額定條件下測試結果(SEER) 卻為2.2 。當室外溫度上升至37 ℃,風冷熱泵的能效比下降到1.95 ,表示效率減少了11%; 當室外溫度上升至42℃時,風冷熱泵的能效比下降到1.6, 表示效率減少了27%, 這意味著需要增加27% 的電能才能達到相同的制冷效果。

       土壤源熱泵機組的性能是不隨室外溫度和濕度的改變而改變的,因為土壤的溫度全年變化很小,土壤源熱泵系統(tǒng)在夏季和冬季的能效比變化也很小。一個98kW 的土壤源熱泵機組在制冷模式下,進水溫度為12 ℃時的能效比大約是3.6 。隨著室外溫度的變化,土壤源熱泵機組和風冷熱泵機的能效比如表1 所示。

表1 　土壤源熱泵機組與風冷熱泵機組能效比的比較

　    表1 可見,土壤源熱泵比風冷熱泵的能效比明顯要高,32 ℃時土壤源熱泵的能量消耗比風冷熱泵少40%,37 ℃時要少46%, 隨著溫度升高,比風冷熱泵少55% 以上。當然如果考慮土壤源熱泵機組能供熱水的性能,它的能效比會更加高。與普通集中式空調(diào)系統(tǒng)相比,土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運行費用可以節(jié)省50% ～60% 。